Động cơ không đồng bộ 1 pha

1. Khái niệm

Động cơ không đồng bộ 1 pha là loại động cơ xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của roto n ( tốc độ quay của máy ) nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường n₁.

Trong sản xuất và đời sống, động cơ không đồng bộ 1 pha chủ yếu dùng để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành cơ năng.

Hình 1. Động cơ không đồng bộ 1 pha

2. Cấu tạo

Gồm hai phần chính: Stator (phần tĩnh) và Rotor (phần quay).

Hình 2. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 pha

– Stator: bao gồm vỏ máy, lõi sắt và dây quấn.

+ Vỏ máy: dùng để cố định lõi sắt và dây quấn chứ không dẫn từ. Vỏ máy thường làm bằng gang. Đối với máy công suất lớn (>1000 kW) dùng thép tấm hàn lại.

Hình 3. Vỏ của động cơ không đồng bộ 1 pha

+ Lõi thép: để dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm hoặc 0,5 mm. Khi đường kính ngoài > 990 mm thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ghép. Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy, mỗi lá thép kỹ thuật điện đều phủ sơn cách điện.

Hình 4. Lõi thép Stator

+ Dây quấn: Dây quấn Stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và cách điện với lõi này. Dây quấn Stator gồm 1 cuộn khởi động (cuộn đề) và 1 cuộn làm việc (cuộn đề).

Hình 5. Dây quấn Stator

– Rotor: bao gồm lõi thép, trục và dây quấn

+ Lõi thép Rotor: cũng gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại. Mặt ngoài lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có lỗ để lắp trục, có khi còn có các lỗ thông gió. Trục máy gắn với lõi thép Rotor và làm bằng thép tốt. Trục được đỡ trên nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ bi.

+ Dây quấn: Tùy theo cấu tạo dây quấn phần quay, động cơ không đồng bộ 1 pha chia
ra làm hai loại: động cơ Rotor dây quấn và máy động cơ Rotor lồng sóc.

• Rotor lồng sóc: trong các rãnh của lõi thép đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch bằng hai vòng đồng tạo thành lồng sóc. Ở động cơ công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép rôto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch.

Hình 6. Rotor lồng sóc

• Rotor dây quấn (Wound Rotor): trong các rãnh của lõi thép đặt dây quấn, thường nối thành hình sao, ba đầu ra của nó nối với ba vành trượt bằng đồng trên trục Rotor. Ba vành trượt này cách điện với nhau và với trục. Tỳ trên ba vành trượt là ba chổi than để nối mạch điện với điện trở bên ngoài (điện trở này có thể là điện trở mở máy hoặc điện trở điều chỉnh tốc độ).

Hình 7. Rotor dây quấn

+ Ngoài ra trong động cơ không đồng đồng bộ 1 pha còn có thêm Công tắc ly tâm. Do cuộn dây phụ chỉ hoạt động khi động cơ bắt đầu làm việc, khi tốc độ đạt tới 72%÷83% tốc độ định mức cuộn dây phụ sẽ rời khỏi trạng thái làm việc, cho nên cần có công tắc ly tâm. Sau khi tốc độ quay tăng cao, vì tác dụng của lực ly tâm, làm cho tiếp điểm của công tắc ly tâm nhả ra, khiến cho cuộn dây phụ tách khỏi nguồn điện. Do cuộn dây phụ chỉ có tác dụng khi khởi động, cho nên số vòng dây tương đối nhiều, dây dẫn tương đối mảnh. Nếu công tắc ly tâm mất tác dụng thì cuộn dây phụ sẽ làm việc liên tục, dẫn đến làm việc quá tải có thể làm cuộn dây bị cháy.

Hình 8. Công tắc ly tâm

3. Nguyên lý hoạt động

Khi cuộn dây trên Stator được nối với nguồn điện xoay chiều 1 pha, dòng điện đi qua dây quấn sẽ tạp ra từ trường quay.

Trong quá trình quay từ trường này sẽ quét qua các thanh dẫn của Rotor, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng. Vì dây quấn Rotor là kín mạch nên sức điện động này tạo dòng điện trong các thanh dẫn (hoặc dây quấn) của Rotor. Các thanh dẫn có dòng điện lại nằm trong từ trường, nên sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặc vào các thanh dẫn.

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra moment quay đối với trục Rotor, làm cho Rotor quay theo chiều của từ trường.

4. Ứng dụng

Ngày nay động cơ điện 1 pha được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện. Ở nhiều nước động cơ điện 1 pha được dùng trong các phương tiện vận chuyển.

Hình 10. Ứng dụng của động cơ không đồng bộ 1 pha